太陽能充放電控制器設計畢業論文-免費閱讀

　　

【正文】 a1=battery_v。 respons()。 write_byte(date)。 scl=0。 delay1()。 scl=1。 temp=date。 scl=1。 delay1()。 delay1()。 delay(5)。 delay(5)。 delay(5)。 delay(5)。 delay(5)。 write_data(39。 write_data(39。 V2=xs_vo%100/10。 // 將dat中的顯示數據寫入LCD數據口 delay1()。 delay(5)。 RS=0。//得到蓄電池的電壓 return(ad_vo)。 //AD轉換時間 P1=0xff。 beep=1。j++)。//關閉異常指示燈 LED2=1。 //初始化模塊void init()//初始化主函數{ TMOD=0x01。void start()。 //可控延時函數void delay1()。//AT24c02保存數據bit write=0。 //定義AD的RD端口unsigned char V1,V2,V3,adval,ad_vo。//負載開關sbit LED=P2^3。 buzzer()。LED2=1。LED1=1。 } if(battery_v=108)// { if(145=battery_v) { LED1=0。 if(battery_v108) PWM=0。 本畢業論文是在高慶華老師的悉心指導下進行的。在軟件設計過程中，深刻體會到了軟件設計的靈活和多樣性，在確定整體布局方案的思路指導下，先確定每個程序的結構框架即流程圖，然后按照自頂向下的層次逐漸完成程序的模塊化設計。為了克服市場上常見充電控制器存在的對蓄電池保護不夠充分的缺點，本設計基于太陽能充電控制器要實現的具體功能，加上實際工業應用嚴格要求，從模塊化的思想出發具體開展各方面的設計工作，把硬件電路和軟件編程有效結合在一起來完成設計任務。這里僅列出系統在正常工作狀態下的仿真圖，如下圖49所示，以便更形象的看出充電控制器內部結構設計和實現功能。更十分地感謝我的同學和指導老師的無私幫助，是在他們的指導下，我才把程序調試無誤完成了軟件調試工作。程序編寫后，進行編譯，一開始發現了很多錯誤，一下子把自己卡住了；后來通過查看相關資料，同時咨詢指導老師和同學的經驗，在軟件的提示下，慢慢地修改，最終把出現的錯誤都改正過來了。}作為存儲芯片最重要的是對其進行寫操作，下面將給出總線發送一個字節的流程圖如圖47所示。下面以啟動信號為例進行介紹。本設計采用C51庫中自帶的延時函數_nop_（）（延時一個機器周期的意思）來實現簡短延時。//顯示清零，數據指針清零了解液晶1602的基本操作時序，讀懂其操作時序圖，是對其讀寫操作的關鍵。液晶1602通常用并行操作，作為一款顯示芯片，為了使其能夠正常的工作，首先必須對其進行初始化，然后按照其時序圖進行正確操作，才能夠得到滿意的顯示效果，這就是軟件設計中顯示模塊的任務。圖 42 ADC804時序圖如圖，當CS與WR同時置低，為低電平時，A/D轉換器被啟動，且在WR上升沿后，經過約100 uS后， 模數完成轉換，轉換結果存入數據鎖存器，同時，INTR自動變為低電平，表示本次轉換已結束。既便于調試，連接，又便于移植、修改。TTL/CMOS電平從T1IN、T2IN輸入轉換成RS232電平從T1OUT、T2OUT送到電腦DB9插頭；DB9插頭的RS232數據從R1IN、R2IN輸入轉換成TTL/CMOS數據后從R1OUT、R2OUT輸出。其引腳圖如圖314所示。通信有并行和串行兩種方式。AT24C02內部有一個8字節頁寫入數據緩沖器。用來實現片選；，進行數據和命令選擇；R/，進行讀寫控制； 為防止直接加5V電壓燒壞背光燈，在15腳串接一個10 的電阻用于限流。 LCD顯示電路液晶具有體積小、功耗低，顯示清晰的優點，所以比較適合作顯示使用。 圖 39 ADC0804引腳圖CLK IN—時鐘信號輸入端CLK R：內部時鐘發生器的外接電阻端，與CLK配合可有芯片自身產生時鐘脈沖，其振蕩頻率為 1/（） —中斷請求信號輸出,端，低地平動作.，表明本次轉換已完成。 ADC0804的簡介AD轉換就是模數轉換，顧名思義，就是把模擬信號轉換成數字信號。光耦驅動電路如圖38所示。當光耦U2斷開時，由于Q1的G極電壓接近蓄電池電壓，S極是接地，使得Vgs0，當G極電壓達到一定值時，Q1導通。在對蓄電池電壓實時監測的過程中，一旦發現檢測電壓值連續超出閾值范圍，便啟動自身報警電路，即當電壓超過程序設定的最高值或最低值時，(beep端)輸出低電平，三極管隨之導通，驅動蜂鳴器發出報警信號。復位電路雖然簡單，但其作用非常重要。時鐘電路如圖33所示。（4）/VPP：訪問外部程序存儲器控制信號。在flash編程時，此引腳()也用作編程輸入脈沖。（3）I/O口引腳。掉電保護方式下，RAM內容被保存，振蕩器被凍結，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。串口通信模塊采用MAX232芯片進行TTL電平和RS232電平之間的轉換，加入串口的目的主要是使控制器具有遠程通信或遠程監控功能，同時方便將每天的異常狀態數據記錄下來，供工作人員查看。各個部分的控制功能通過對單片機進行軟件編程來實現。本系統以STC89C52單片機為主控芯片，利用分壓電路對蓄電池的電壓、進行采樣,然后經過A/D轉換將檢測電壓數據輸入到單片機中進行處理，通過液晶芯片把電壓值顯示出來方便調整。PWM脈沖調制充電方式首先對電池充電一段時間，然后讓電池停止充電一段時間，如此循環往復。二階段充電法是先用恒定電流充電至預定的電壓值，然后改為恒定電壓完成剩余的充電，一般兩階段之間的轉換電壓就是第二階段的恒電壓；三階段充電法是指在充電開始和結束時采用恒定的電流充電，中間用恒定的電壓進行充電。 充電控制器的控制策略作為光伏發電系統中的關鍵部件，蓄電池的壽命短是阻礙整個光伏發電系統性能和推廣的主要原因之一。實際上，蓄電池最重要的指標就是電解液中硫酸根的濃度，因此可以用電池中硫酸溶液的密度(比重)來衡量電池充放電的程度。具有很強的光伏效應半導體材料，當吸收一定能量的光子后其內部導電的載流子電子和空穴分布和濃度發生變化。（5）當用戶將太陽能電池板接反至控制器時，具有保護控制器不被毀壞的功能；（6）當用戶將蓄電池接反至控制器時，要有報警功能，并且具有保護控制器不被毀壞的功能。但是這些方法由于充電方式單一加上控制策略不夠完善，都存在一定的局限性。太陽能光伏發電現已成為新能源和可再生能源的重要組成部分，也被認為是當前世界最有發展前景的新能源技術。一年內到達地面的太陽輻射能總量要比現在地球上消耗的各種能量的總和大幾萬倍。所以綜合考慮，太陽能無疑是符合我國可持續發展戰略的理想綠色能源，全球能源專家也認為，太陽能將成為21世紀最重要也最有前景的能源之一。河南理工大學畢業設計（論文）說明書太陽能充放電控制器設計畢業論文目 錄1 緒論 1 課題研究背景和意義 1 太陽能充放電控制器現狀 2 設計主要任務 32 太陽能充電控制器的總體設計方案 4 太陽能路燈系統基本結構 4 充電控制器的控制策略 6 控制器的整體設計方案 83 太陽能充電控制器的硬件電路設計 10 系統層次原理圖 10 單片機最小系統 11 STC89C52的簡介 11 單片機的最小系統及擴展電路 13 充放電電路 15 16 A/D轉換電路 16 ADC0804的簡介 17 ADC0804外圍接線電路 18 LCD顯示電路 20 E2PROM數據存儲電路 21 串口通信電路 224 太陽能充電控制器的軟件設計 26 系統主程序設計 26 電壓采集轉換模塊 27 顯示模塊 28 數據存儲模塊 31 軟件調試和仿真 335 總結與展望 36 設計總結 36 展望 37參考文獻 38致 謝 39附錄Ⅰ 源程序 40附錄Ⅱ 硬件電路圖 54601 緒論 課題研究背景和意義能源資源是國民經濟發展的重要基礎之一，隨著人民生活水平的不斷提高和科學技術的迅速發展，能源的缺口增大，能源問題作為困擾人類長期穩定發展的一大因素擺在了人們面前。而且太陽輻射能與煤炭、石油等常規能源相比較，更有如下的優點：（1）普遍性。我國幅員遼闊，有著十分豐富的太陽能資源。目前太陽能光伏發電裝置已廣泛應用于通訊，交通，電力等各個方面。另一方面，當蓄電池給負載供電時，由于控制器不能時刻檢測蓄電池的電壓，這樣很容易發生蓄電池的過放電，將會導致蓄電池的深度放電，嚴重影響其壽命。2 太陽能充電控制器的總體設計方案在確定設計方案之前，需要結合應用實例，進行一定的綜合分析，更加明確控制器的作用，最后來確定整體方案。光照在半導體P/N結上，就會在其兩端產生光生電壓，當外部接通電路時，在該電壓的作用下，將會有電流流過外部電路產生一定的輸出功率。工作原理搞懂了之后，接著看蓄電池在整個系統中的作用。根據蓄電池的工作原理，結合實際應用情況，在光伏發電系統中，影響鉛酸蓄電池壽命的主要因素有：充電電壓的設置、過放控制點的設置、溫度、運行環境等。階段充電法這種方法雖然可以將出氣量減到最少，但作為一種快速充電方法使用，實際應用中受到一定的限制。充電脈沖使蓄電池充滿電量，而間歇期使蓄電池經化學反應產生的氧氣和氫氣有時間重新化合而被吸收掉，從而減輕了蓄電池的內壓，使下一輪的充電能夠更加順利地進行，使蓄電池可以吸收更多的電量。單片機在軟件程序的控制下輸出PWM控制信號，經光耦驅動MOSFET管開啟與關閉來控制充放電電路。3 太陽能充電控制器的硬件電路設計在整體方案的指導下，依據工程設計的常見思路，本論文從硬件電路設計和軟件設計兩個方面入手，運用模塊化的設計方法去進行控制器的設計。數據存儲電路模塊，使得當電壓出現異常時，讓蜂鳴器報警，同時把異常電壓值通過I2C總線存放在E2PROM中，作為以后分析使用。同時該芯片還具有PDIP、TQFP和PLCC等三種封裝形式，以適應不同產品的需求。如P0、PPP3。在一般情況下，ALE以晶振六分之一的振蕩頻率輸出脈沖，可作為外部定時器或時鐘使用。為使能從0000H 到FFFFH的外部程序存儲器指令，必須接GND。電路中CC7是反饋電容，其值在5pF~30pF之間選取，本電路選用的電容為30pF。一個單片機系統能否正常運行，首先要檢查是否能復位成功。蜂鳴器報警電路圖如圖36所示。電容C4是太陽能電池板輸出電壓濾波，使得更穩定地給蓄電池充電。M0S管Q1控制著充電電路，當充電控制信號PWM為低電平時，光耦內部的發光二極管的電流近似為零，右側三極管不導通，輸出端兩管腳間的電阻很大，相當于開關“斷開”，輸出端K1被抬高，電阻R9右側被穩壓管D2穩壓到12V左右，MOSEFT的Vgs0，MOS管Q1開啟，太陽能極板開始對蓄電池充電；當充電控制器信號為高電平時，光耦內部的發光二極管發光，三極管導通，輸出端兩管腳間的電阻變小，相當于開關“接通”，此時從U2輸入的電壓經光耦流向接地端，K1處的電壓接近為零，MOSEFT的Vgs0，Q1截止，充電電路關斷。AD轉換器最主要的技術參數是轉換速度和轉換精度，由于逐次比較型兼有并行A/D轉換器轉換速度高和雙積分型轉換精度高的優點，所以得到普遍應用。VIN(+) VIN() ——差動模擬電壓輸入。為了更好的顯示電壓值，同時擴展自己學習芯片的能力，本設計用液晶1602來顯示蓄電池的電壓值。液晶3端通過接一個10K 電位器接地來調節顯示對比度。該器件通過I2C總線接口進行操作，有一個專門的寫保護功能。由于并行通信存在使用傳輸線較多，長距離傳送成本高且收、發方的各位同時接受存在困難等諸多問題，所以在現代單片機測控系統中，信息的交換多采用串行通信方式。第一部分是電荷泵電路。 第三部分是供電。系統軟件主要完成蓄電池電壓采集轉換，PWM脈沖充電控制、實時LCD顯示，異常報警等。在INTR變為低電平后，若CS、RD同時來低電平，則數據鎖存器的三態門打開，把數字信號送出，此時直接讀取數字端口數據，便可得到轉換后的數字信號。下面就1602的初始化指令和操作時序進行介紹。1602的基本時序如下：讀狀態 輸入：RS=L, =H, E=H 輸出：DO~D7=狀態字讀數據